音圈电动机驱动的快速精密定位系统设计与控制方法研究

针对传统驱动方式在快速定位方面的不足,研制了一种基于音圈电动机驱动的快速精密定位系统,并对定位系统的关键部件———气浮滑块进行了承载力和刚度分析;设计了仿球形联轴器,能够满足音圈电动机和气浮滑块的高精度联接要求;研究了快速定位系统的控制方法,通过PID预测补偿、模糊预测补偿来修正定位误差;在此基础上,对快速精密定位系统的综合性能进行了测试。实验结果表明所设计的定位系统能够满足高精度和高频响的运动要求。     

基于音圈电机驱动的精密定位系统

对研制用于快刀加工的精密定位系统,分析其数学模型,研究其控制策略。该系统采用音圈电机直接驱动,空气静压导轨支撑,光栅尺实时检测。所设计的系统达到50mm行程上0．5μm定位精度以及100Hz以上的响应速度。     

音圈电机驱动的快速定位系统运动建模与参数辨识

针对传统驱动方式在快速定位方面的不足,本文研制了一种基于音圈电机驱动的快速精密定位系统,对其机电耦合特性进行了深入分析,建立了快速定位系统在大行程、高加速度下的传递函数模型;在此基础上,进行了最小二乘法和levy法参数辨识,并通过定位实验对辨识结果进行了分析和比较,为控制器优化设计、提高系统定位精度提供了很好的参考。     

音圈电机驱动的球面副支撑式快速控制反射镜设计

为了精确控制光束的传输方向,设计了一种以直线式音圈电机为驱动器的球面副支撑式快速控制反射镜(FSM).在明确所需FSM系统功能和设计要求的基础上,分别对其机械结构、平面反射镜、驱动元件以及角度测量元件进行了设计和选择.完成精密加工、装配、调试后,对FSM系统进行了实验测试分析.结果表明,该球面副刚性支撑式FSM系统结构...     

X-Y精密定位平台的敏感函数逆前馈补偿控制

针对音圈电机驱动的X-Y定位平台中稳态误差导致的系统定位精度较低的问题,提出了基于敏感函数逆的前馈补偿控制方法。首先,采用频域辨识方法建立了系统模型,基于终值定理推导出系统扰动和稳态误差的关系,并由此设计了敏感函数的逆模型来补偿扰动对稳态误差的影响,从而提高系统精密定位性能。最后,在搭建的音圈电机驱动X-Y定位平台上进行了不同运动行程的实验研究。实验结果表明:在行程为10μm,最大加速度为6mm/s2的微定位运动条件下,补偿后的定位误差可由2μm降低到0.2μm;在行程为10mm,最大加速度为6m/s2的宏定位运动条件下,定位误差可由2μm降低到0.4μm。实验结果验证了本方法的有效性,为后续高精密伺服系统的研制提供了重要参考和设计依据。     

音圈电机驱动系统设计与分析

作为直线作动的音圈电机具有直接驱动、快速响应、结构简单等优点。为了充分发挥其性能,基于经济性和高性能考虑,进行了"微控器+功能模拟电路"音圈电机驱动控制硬件系统设计。在设计中,提出综合采用数字电路与模拟电路的设计方案;设计了微控器电路、H全桥驱动桥电路、超精密电流测量电路等;通过电路建模仿真、实验测试和实际应用,验证了驱动板的设计有效性。     

双轴音圈电机快速反射镜的系统建模与滑模控制

快速反射镜（Fast Steering Mirror,FSM）是高精密光学系统中的关键仪器,基于音圈电机（Voice Coil Actuator,VCA）驱动的柔性支撑FSM存在复杂耦合特性,导致系统模型复杂并严重影响系统的控制性能,对于该问题,本文提出了一种基于系统辨识与模型降阶的双轴积分增广滑模控制方法。首先,采用基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识方法建立VCA-FSM的精确耦合模型;随后,基于平衡实现与平衡截断,在保证模型精度的前提下对所建立的高阶模型进行降阶;其次,基于降阶模型,采用现代控制理论方法设计积分增广滑模控制器,通过设计状态观测器构造滑模切换函数与控制律,并在控制设计中改进符号函数以消除滑模抖振;最后,基于VCA-FSM伺服控制系统实验平台,开展频域与时域性能测试实验。实验结果表明：本文所提控制方法相较于单轴滑模、PID控制方法,系统的闭环跟踪带宽分别提高了约50.3%,251.3%,扰动抑制带宽分别提高了约39.9%,451.9%,阶跃响应调节时间分别缩短了约29.7%,97.7%,螺旋线跟踪精度分别提高了约48.5%,97.8%,且实现了对存在强耦合特性VCA...     

一种基于BUCK拓扑结构的线性负反馈音圈电机驱动控制方法研究

从工程应用的角度出发,以现代武器系统上常用的音圈电机为研究对象,针对其特点提出了一种以BUCK开关芯片为核心,基于BUCK拓扑结构的线性负反馈的驱动控制方法,并设计了电机控制系统,通过系统仿真和实验验证了该控制方法的可行性,实现了对音圈电机的线性可调驱动控制。     

音圈致动快速反射镜的降阶自抗扰控制

为改善航空光电载荷用音圈致动快速反射镜的控制性能,提出一种降阶自抗扰控制方法。首先,对快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)模型进行了分析并获取了模型参数。根据自抗扰控制理论,设计了FSM的三阶通用自抗扰控制器。将电涡流传感器的测量结果视为已知,提出降阶扩张状态观测器及其对应的自抗扰控制器设计方法。根据控制器带宽设计思想,推导了对于FSM这类二阶欠阻尼对象的控制律,并给出了加入扰动补偿量的控制律的具体实现形式。实验结果表明,降阶自抗扰控制能明显改善FSM的位置阶跃响应动态性能,能实现无超调与振荡的阶跃响应,稳态时间由11.7 ms提升至9.2 ms,同时能够降低FSM对位置斜坡输入跟踪的稳态误差,并改善其速度响应动态过程,像移补偿稳速时间由10.2 ms提升至7.8 ms,提升约24%。降阶自抗扰控制具有实现简单、运算量小的特点,能够明显提升FSM的动态性能。     

超精密定位的定位方法

精密定位的高精度是精密定位技术研究的重要课题。文中在分析利用激光莫尔信号实现精密定位的基础上,提出了差动式、修正式两种精密定位控制方式,并进行详细的理论分析及实验验证;利用研究的两种定位方法,建立了精密定位的复合控制系统,可保证在较大的信号捕捉范围内,实现高精度定位。     

DVD激光读取头音圈马达寻迹静态特性研究

采用CCD的图像边缘检测方法测量DVD激光读取头音圈马达（VCM）寻迹的静态特性。通过系统的架设测量音圈马达驱动电压与音圈马达弹性臂影像在CCD中对应的位置，经过图像边缘检测软件处理，得到音圈马达寻迹单方向的驱动电压与对应位移的关系。实验结果表明，音圈马达寻迹单方向的线性范围大约为300μm，双方向运动为600μm，从实验曲线数据处理得到线性范围内存在的磁滞误差，并对磁滞误差进行了分析。     

Design and analysis of a mini linear optical pickup actuator

This paper describes a mini linear optical pickup actuator. To reduce the size, inner yokes are designed to guide the mover and outer yokes of permanent magnets are removed. Magnetic circuit method is used to determine the thrust force. Virtual path method is proposed to analyze the open magnetic circuit analysis. The magnetic circuit of the proposed actuator can be a closed circuit due to the virtual path model of the outer magnetic flux. The validity of virtual path method is evaluated by comparing to the FEM analysis. Structural vibration is investigated using FEM and the design of the mover is modified to improve the vibration characteristic. Dynamic characteristic experiments shows that the performance of the proposed actuator is enough to be used as a coarse and fine seeking actuator simultaneously and the thrust force margin for loading a focusing actuator is guaranteed.     

基于CSM的快速化产品设计方法的研究

基于零部件供应商管理 (CSM )的快速化产品设计系统是以变型设计系统为设计辅助工具 ,以零部件和供应商管理为信息管理工具 ,通过网络化的招标、投标管理选择出最佳的供应商 ,从而实现产品的快速化设计。首先介绍了该系统的结构 ,分析了各组成模块的作用。系统的网络计算模式为三层模式 ,包括“用户浏览器层”、“应用服务器层”和“数据库服务器层”。系统地概括了“供应商信息管理”所涉及到的信息内容及其逻辑结构。最后 ,介绍了该系统的初步实现情况。     

电动汽车电机驱动控制系统设计研究

研究电动汽车电机驱动控制系统对电动汽车电力驱动技术具有重要意义。研究对电机驱动控制器控制系统进行了设计。主要包括根据电动汽车对动力源的要求,分析电机的几种主要调速策略,并对电动汽车电机驱动控制策略进行了选择;根据所选用电机特性,建立了电机驱动控制系统的控制模型,并确定了该控制系统的结构组成;在完成了增量式PI控制算法的实现的基础上,利用工程正定法选定了系统PI控制主要参数参数,并设计了控制系统的主控制程序。     

基于图像处理的VCM磁钢片尺寸快速检测方法

影响我国音圈电动机(VCM)产业发展的技术瓶颈之一是VCM联合检测技术,而该技术的核心为基于摄像机(CCD)的图像处理软件.运用数字图像处理技术对VCM磁钢片图像进行去噪、边缘检测、边缘连接,以及位置校正等处理,以便获取清晰的图像边缘,运用最小二乘圆曲线拟合算法拟合图像边缘,结合系统标定值,计算出VCM磁钢片的尺寸,通过检测尺寸与设计尺寸的误差来判断零件合格与否.实验表明,该方法具有非接触、无污染、高精度、客观和快速等特点,可极大地提高检测效率,在VCM产业检测中具有现实意义.     

基于快速驱动的磁粉制动器放卷张力自镇定控制

针对以磁粉制动器为执行器的带、线材类卷绕物在高速放卷过程中对张力控制的要求,提出了一种采用高脉冲的2象限PWM恒流斩波驱动技术,以提高磁粉制动器的快速响应能力,介绍了适于卷径大范围变化的简易自镇定张力控制算法,以及张力控制器的技术实现方案。理论分析与应用表明,该方案有很好的控制效果,技术实现容易、操作简便。     

绳索驱动式变刚度关节柔顺控制与力补偿方法研究

机器人柔顺运动有助于提高机器人交互运动时的安全性与稳定性,越来越受到人们的重视。针对一种绳索驱动式具有主被动柔顺性的柔性机器人关节,提出一种适用于绳索驱动式变刚度关节的刚度与位置解耦控制方式,实现了关节位置控制的同时,又实现了关节柔顺性的统一。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度模型,并通过优化方法对变刚度装置的力学模型和刚度模型构成的非线性方程组求解,实现变刚度关节刚度与位置的非线性解耦。在解耦控制基础上提出一种力矩观测方法,实现了关节力矩补偿,增强了关节位置控制能力;建立了绳索驱动式变刚度关节样机和控制系统,并通过仿真和实验分析的方式验证了所提柔顺控制方式的可行性和有效性。     

快速铸造金属模具整体精度补偿的试验研究

介绍了基于快速成型技术的快速铸造金属模具的工艺流程和影响模具尺寸精度的主要误差因素。对鼠标注塑模尺寸精度的整体补偿进行了试验研究,通过对制品尺寸的整体补偿,显著提高了金属注塑模的尺寸精度。     

基于电流分配方法的开关磁阻电动机速度控制研究

为解决开关磁阻电动机的速度控制问题,借鉴交流电动机坐标变换的思想,将开关磁阻电动机的给定电流进行了坐标变换,然后再进行一系列的数学运算,可以获得开关磁阻电动机各相的参考控制电流。利用所获得各相参考控制电流对开关磁阻电动机的电流闭环方案进行了研究,提出了一种新颖的电流分配方法,实现了开关磁阻电动机的电流闭环控制。该控制方法既没有用到开关磁阻电动机的数学模型,也没有涉及开关角的运算。采用Matlab/Simulink对于电流分配方法进行了仿真研究,并在实验平台下进行了实验验证。仿真结果表明,该思路具有可行性;实验结果证明了设计思路的正确性和有效性。